專利名稱：一種制備納米材料的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種制備納米材料的方法。
技術(shù)背景
對納米材料的研究是當(dāng)今科學(xué)研究中一個前沿領(lǐng)域，也是全世界許多科學(xué)工作者 研究的熱點。納米材料的神奇之處和還不為人們所識的方面更是引起了人們的廣泛關(guān)注； 對納米材料進(jìn)行制備的研究和應(yīng)用更是目前的熱點和難點，也是發(fā)展高科技的重點。
經(jīng)過不斷的研究和探索，目前已經(jīng)研究出了一些制備納米材料的方法。這些方法 包括物理氣相沉積法(physical vapor d印osition)，化學(xué)氣相沉積法(chemical vapor exposition)，化學(xué)反應(yīng)沉淀法(reactive precipitation)，溶膠-凝膠法(sol-gel)，微 乳液法(microemulsion)，超聲波化學(xué)加工(sonochemical processing)，超臨界化學(xué)加工 (supercritical chemical processing)等。也有利用水熱法來合成某些納米材料。其中， 化學(xué)反應(yīng)沉淀法加工方便，成本低，可大量生產(chǎn)，因而最有希望用于工業(yè)化生產(chǎn)中。但由于 傳統(tǒng)的化學(xué)反應(yīng)沉淀加工過程常常在攪拌罐或填料塔式反應(yīng)器中進(jìn)行，因此難以控制產(chǎn)品 質(zhì)量，不同加工批次的產(chǎn)品顆粒直徑的分布和晶相存在很大的差異。
以制備α -氧化鋁的方法為例固相法是將鋁或鋁鹽研磨煅燒發(fā)生固相反應(yīng)后， 直接得到納米氧化鋁，但制得的產(chǎn)品粒度分布不均，易發(fā)生團聚團聚；液相法是目前合成納 米材料最常用的方法，然而該方法容易引入雜質(zhì)，使得產(chǎn)品純度不高；通過氣相法獲得的產(chǎn) 品團聚少，分散性好，顆粒直徑小且分布窄，但產(chǎn)率低，粉末不易收集，成本昂貴。氧化鋁在 晶型轉(zhuǎn)變過程中易于發(fā)生顆粒團聚，故難以得到納米級產(chǎn)品；另外，由于氧化鋁晶相純度不 高、雜峰多，由不同的前軀體煅燒成終產(chǎn)品α -Al2O3的溫度范圍波動通常在1000到1500°C 之間。因此，普通的生產(chǎn)氧化鋁的方法很難制得結(jié)晶度較高的產(chǎn)品。發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)中的不足，提供一種高效、優(yōu)質(zhì)的制備納米材料 的方法。
本發(fā)明的目的通過下述技術(shù)方案予以實現(xiàn)包括制備納米材料前軀體和納米材 料；所述制備納米材料前軀體的方法是將反應(yīng)原料置于超重力場反應(yīng)器內(nèi)進(jìn)行氣-液反應(yīng) 或液-液反應(yīng)后獲取納米材料前軀體；所述制備納米材料的方法是用微波場對納米材料前 軀體進(jìn)行加熱煅燒，使納米材料前軀體發(fā)生分解或轉(zhuǎn)晶后獲取納米材料。
所述制備納米材料前軀體的方法包括，用超重力場加速和強化傳質(zhì)過程，使反應(yīng) 器中的金屬鹽水溶液與液體沉淀劑或氣體沉淀劑達(dá)到分子尺度的混合均勻，進(jìn)行化學(xué)反 應(yīng)，獲得該金屬的碳酸鹽類物質(zhì)或納米氫氧化物類物質(zhì)或水合氧化物類物質(zhì)的納米材料前 軀體，其制備出來的納米材料為納米級的該金屬的氧化物。
所述金屬的碳酸鹽類物質(zhì)為納米級的堿式碳酸鋅、碳酸錳、碳酸鎂等；所述納米氫 氧化物類物質(zhì)為納米級的氫氧化鋅、氫氧化鎂或氫氧化鋁等；所述水合氧化物類物質(zhì)為納米級的一水合氧化鋁或三水合氧化鋁；所述金屬的氧化物為氧化鋅、二氧化錳、四氧化三錳、氧化鋁、氧化鎂。
所述制備納米材料前軀體的方法包括，至少一種金屬鹽的水溶液或液體混合物與 液體沉淀劑或氣體沉淀劑在超重力場反應(yīng)器中共沉淀反應(yīng)，生成對應(yīng)的金屬的復(fù)合鹽類前 軀體，其制備出來的納米材料為納米級的金屬的復(fù)合鹽類。
所述金屬的復(fù)合鹽類為BaTi03、SrTiO3> BaSrTi03、(Sr)TiO3、納米磷酸鐵鋰、 納米磷酸錳鋰等。
所述制備納米材料前軀體的方法包括，在超重力場中使釔鹽和鋁鹽的混合溶液與 液體沉淀劑或氣體沉淀劑在反應(yīng)器中共沉淀反應(yīng)，生成納米LED熒光粉YAG: Ce前軀體，其 制備出來的納米材料為納米級的LED熒光粉YAG:Ce。
所述液體沉淀劑為氨水、尿素水溶液、碳酸氫銨水溶液、氫氧化鈉或氫氧化鉀的水 溶液；所述氣體沉淀劑為二氧化碳。
所述超重力場中的離心加速度為180-10000m/s2，所述微波場中微波頻率為 500-M50MHZ，煅燒的溫度為攝氏500-1600度，煅燒時間10-240分鐘。
所述超重力場中的離心加速度為5000-10000m/s2，所述微波場中微波頻率為 1800-2200MHZ，煅燒溫度為攝氏700-1500度，煅燒時間60-120分鐘。
所述納米材料的平均顆粒直徑為10-60納米。
與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的方法具有科學(xué)合理，產(chǎn)品質(zhì)量高，節(jié)約能源，無二次污 染等優(yōu)點。


圖1為實施例1. 1制備的擬薄水鋁石的TEM圖。
圖2為比較例1制備的納米α -Al2O3的XRD圖。
圖3為實施例1. 6制備的納米α -Al2O3的XRD圖。
圖4為實施例1. 6制備的納米α -Al2O3的晶體紋路圖。
圖5為實施例1. 6制備的納米α -Al2O3的TEM圖。
具體實施方式
下面結(jié)合附圖和實施例對本發(fā)明作進(jìn)一步說明
本發(fā)明的方法包括制備納米材料前軀體和納米材料；所述制備納米材料前軀體的 方法是將反應(yīng)原料置于超重力場反應(yīng)器內(nèi)進(jìn)行氣-液反應(yīng)或液-液反應(yīng)后獲取納米材料前 軀體；所述制備納米材料的方法是用微波場對納米材料前軀體進(jìn)行加熱煅燒，使納米材料 前軀體發(fā)生分解或轉(zhuǎn)晶后獲取納米材料。
所述制備納米材料前軀體的方法包括，用超重力場加速和強化傳質(zhì)過程，使反應(yīng) 器中的金屬鹽水溶液與液體沉淀劑或氣體沉淀劑達(dá)到分子尺度的混合均勻，進(jìn)行化學(xué)反 應(yīng)，獲得該金屬的碳酸鹽類物質(zhì)或納米氫氧化物類物質(zhì)或水合氧化物類物質(zhì)的納米材料前 軀體，其制備出來的納米材料為納米級的該金屬的氧化物。
按照本領(lǐng)域技術(shù)人員公知的技術(shù)和方法，對生成所述金屬的碳酸鹽類物質(zhì)或納米 氫氧化物類物質(zhì)或水合氧化物類物質(zhì)的混合溶液進(jìn)行陳化、過濾、老化、分離和干燥，干燥4后的固體物就是納米材料前軀體。
所述金屬的碳酸鹽類物質(zhì)為納米級的堿式碳酸鋅、碳酸錳、碳酸鎂等；所述納米氫 氧化物類物質(zhì)為納米級的氫氧化鋅、氫氧化鎂或氫氧化鋁等；所述水合氧化物類物質(zhì)為納 米級的一水合氧化鋁或三水合氧化鋁；所述金屬的氧化物為氧化鋅、二氧化錳、四氧化三錳、氧化鋁、氧化鎂。
所述制備納米材料前軀體的方法包括，至少一種金屬鹽的水溶液或液體混合物與 液體沉淀劑或氣體沉淀劑在超重力場反應(yīng)器中共沉淀反應(yīng)，生成對應(yīng)的金屬的復(fù)合鹽類前 軀體，其制備出來的納米材料為納米級的金屬的復(fù)合鹽類。
所述金屬的復(fù)合鹽類為BaTi03、SrTiO3> BaSrTi03、(Sr)TiO3、納米磷酸鐵鋰、 納米磷酸錳鋰等。
所述制備納米材料前軀體的方法包括，在超重力場中使釔鹽和鋁鹽的混合溶液與 液體沉淀劑或氣體沉淀劑在反應(yīng)器中共沉淀反應(yīng)，生成納米LED熒光粉YAG: Ce前軀體，其 制備出來的納米材料為納米級的LED熒光粉YAG:Ce。
所述液體沉淀劑為氨水、尿素水溶液、碳酸氫銨水溶液、氫氧化鈉或氫氧化鉀的水 溶液；所述氣體沉淀劑為二氧化碳。
所述超重力場中的離心加速度為180-10000m/s2，所述微波場中微波頻率為 500-M50MHZ，煅燒的溫度為攝氏500-1600度，煅燒時間10-240分鐘。
所述超重力場中的離心加速度為5000-1 OOOOm/s2，所述微波場中微波頻率為 1800-2200MHZ，煅燒溫度為攝氏700-1500度，煅燒時間60-120分鐘。
所述納米材料的平均顆粒直徑為10-60納米。
實施例
本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)該理解的是，以下實施例不應(yīng)視為對本發(fā)明的限制。
在以下的實施例中，用湘潭大學(xué)研制的螺旋通道型旋轉(zhuǎn)床超重力反應(yīng)器來提供所 述超重力場，轉(zhuǎn)速一般控制為600-3000rpm，超重力場中的離心加速度控制為180_10000m/ s2。用美國CEM公司生產(chǎn)的微波馬弗爐提供所述微波場，微波頻率范圍可以在500-M50MHz 內(nèi)調(diào)整，優(yōu)選在1800-2200MHz內(nèi)調(diào)整。
實施例1 納米α -氧化鋁的制備
先在超重力場中制備納米擬薄水鋁石前軀體使偏鋁酸鈉溶液與二氧化碳?xì)怏w在 超重力中接觸反應(yīng)得到擬薄水鋁石懸浮液，依次進(jìn)行陳化、過濾、老化處理、分離出固體產(chǎn) 物、干燥后，得到固體的納米級擬薄水鋁石前軀體。具體來說，偏鋁酸鈉水溶液與二氧化碳 氣體的氣液比在1-10 1，優(yōu)選為1-5 1 ；通入的二氧化碳?xì)怏w消耗了溶液中過量的氫氧 化鈉，而破壞偏鋁酸鈉溶液中的平衡體系，生成擬薄水鋁石沉淀(AW0HtiH20)。因此，進(jìn)行 反應(yīng)的溫度為0-35°C，轉(zhuǎn)速控制為lOOOrpm，超重力場中的離心加速度為180-10000m/s2，優(yōu) 選為1000-6000g/m2。優(yōu)選偏鋁酸鈉濃度低于1. Omol/L，更優(yōu)選為0. 1-0. 5mol/L。優(yōu)選在 碳化反應(yīng)過程中加入重量百分?jǐn)?shù)1-2%的聚乙二醇400有機高分子表面分散劑。
具體操作偏鋁酸鈉溶液與二氧化碳?xì)怏w在超重力場的反應(yīng)器內(nèi)進(jìn)行接觸反應(yīng)， 每隔一定時間記錄反應(yīng)器內(nèi)的反應(yīng)溫度和PH值，當(dāng)pH值接近10. 5時停止通氣，使料液再 循環(huán)一段時間后，卸下料液。在室溫中靜置1- 后，過濾，用去離子水洗滌濾餅數(shù)次；然后 向濾餅中加入適量去離子水進(jìn)行水熱老化處理，老化溫度控制在60-100°C，保持老化時間0. 5-3h ；之后對漿液進(jìn)行過濾，用稀NH4NO3溶液洗滌濾餅，盡可能洗去濾餅中含有的少量Na 離子。向所得濾餅中加入適量醇有機溶劑進(jìn)行醇老化處理，控制老化溫度60-100°C，保持老 化時間0. Ι-lh，之后對漿液進(jìn)行過濾，醇洗滌處理。干燥所得的濾餅，即得到納米擬薄水鋁 石前軀體，干燥溫度為90-110°C，干燥時間0. 5-3h。
在微波場中高溫煅燒分解轉(zhuǎn)晶制備得到納米α -Al2O3 將按上述方法制得的納 米級擬薄水鋁石前軀體在微波場中加熱進(jìn)行高溫煅燒，分解轉(zhuǎn)晶成納米α-Α1203。具體 來說，該方法包括將一定量的上述納米擬薄水鋁石前軀體置于剛玉坩堝中，放入為頻率 為500-Μ50ΜΗΖ，優(yōu)選為1800-2200ΜΗΖ的微波場中進(jìn)行加熱煅燒，加熱的方式包括程序 升溫或直接快速升溫，進(jìn)行煅燒的溫度為900-1200°C，優(yōu)選為1100-1500°C，煅燒時間為 l/6-4h。
根據(jù)本發(fā)明的方法所制備的納米α -Al2O3粒子平均顆粒直徑為10-20nm，顆粒直 徑分布窄，結(jié)晶度高且紋路清晰，晶型完整。
實施例1. 1
取一定質(zhì)量的濃度為0. 15-0. 30mol/L的偏鋁酸鈉溶液，按其質(zhì)量比加入的 聚乙二醇400有機高分子表面分散劑，均勻混合后的混合液備用。CO2氣體備用。啟動螺 旋通道型旋轉(zhuǎn)場超重力床帶動反應(yīng)器旋轉(zhuǎn)，控制其轉(zhuǎn)速為1000-1200rpm，將混合液通過可 以調(diào)節(jié)流量的閥門加入到旋轉(zhuǎn)的反應(yīng)器中，調(diào)節(jié)控制混合液流量為400L/h，待流量穩(wěn)定后， 打開CO2氣閥，調(diào)節(jié)氣體流量使氣液流量比為1.5 1，使CO2也進(jìn)入旋轉(zhuǎn)的反應(yīng)器中，并 與反應(yīng)器中已有的偏鋁酸鈉溶液進(jìn)行碳化反應(yīng)，控制反應(yīng)溫度在35°C以下，反應(yīng)過程中測 定溶液PH，當(dāng)達(dá)到10. 5附近時關(guān)閉所有閥門，螺旋通道型旋轉(zhuǎn)場超重力床降低轉(zhuǎn)速再工作 10-20分鐘。
取出料液，在室溫下靜置池，進(jìn)行過濾并用去離子水洗滌數(shù)次；向濾餅中濾餅加 適量去離子水進(jìn)行水熱老化處理，設(shè)置老化溫度為90°C，老化時間lh，再次抽濾，用稀硝酸 銨溶液洗滌數(shù)次，盡可能除去濾餅中的鈉離子；將濾餅加入適量有機醇置于90°C水浴鍋中 0. 5h,過濾并用乙醇洗滌數(shù)次。所得濾餅于90°C干燥箱中干燥2h，即得到納米擬薄水鋁石。
從附圖1所示的產(chǎn)品XRD圖可以看出，制得的前軀體納米擬薄水鋁石呈纖維狀，平 均顆粒直徑在5-10nm、長約lOOnm。
實施例1. 2
按照與實施例1. 1相同的方法制備擬薄水鋁石，不同的是偏鋁酸鈉溶液的濃度 為0. 3-0. 5mol/L。實驗表明增加了反應(yīng)物的濃度，就會延長碳化反應(yīng)的時間，當(dāng)濃度高于 0. 5mol/L時，碳化過程出現(xiàn)溶液返堿的現(xiàn)象，不利于碳化反應(yīng)制備納米擬薄水鋁石。
實施例1. 3
按照與實施例1. 1相同的方法制備擬薄水鋁石，不同的是螺旋通道型旋轉(zhuǎn)場超 重力床的轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速分別為600-900rpm和1200_1600rpm。實驗表明轉(zhuǎn)速的改變對碳化反 應(yīng)的速度影響不大，但是轉(zhuǎn)速越大，微觀混合越均勻，納米擬薄水鋁石的質(zhì)量越好。
實施例1. 4
按照與實施例1. 1相同的方法制備擬薄水鋁石，不同的是使氣液比控制為 1.0 1和2.0 1。實驗表明氣液比過低時，碳分反應(yīng)過程延長，經(jīng)XRD檢測擬薄水鋁石 特征峰不明顯；氣液比過高時，碳分過程中晶體成核期和晶體生長期界限不明顯，使晶體長的大且不均勻，易發(fā)生團聚現(xiàn)象。
實施例1. 5
稱取一定量由實施例1. 1制備的納米擬薄水鋁石置于剛玉坩堝中，放入微波馬弗 爐中，使用快速升溫方式加熱到1200°C并保持》1。產(chǎn)品的性能由XRD檢測結(jié)果可知，有明 顯的α-Al2O3特征峰，顆粒直徑分布小，雜峰小。
比較例1
稱取一定量由實施例1. 1制備的納米擬薄水鋁石置于剛玉坩堝中，放入普通馬弗 爐中煅燒，設(shè)置溫度為1200°C，煅燒時間為2h。從圖2所示的產(chǎn)品XRD圖中可以看出，該方 法制得的α -Al2O3結(jié)晶度不高，雜峰很多，由SEM檢測結(jié)果可知，產(chǎn)品團聚現(xiàn)象嚴(yán)重。
實施例1. 6
按照實施例1. 5相同的方法制備納米α -Al2O3，不同的是采用程序升溫進(jìn)行加 熱，根據(jù)擬薄水鋁石的TG-DTA檢測結(jié)果對微波程序升溫進(jìn)行設(shè)置。從圖3所示的產(chǎn)品XRD 圖中可以根據(jù)謝樂公式計算出晶體顆粒直徑在10-20nm ；從圖4和圖5所示的TEM圖可以 發(fā)現(xiàn)，產(chǎn)品顆粒直徑分布窄，結(jié)晶紋路清晰，晶型完整。
綜上所述，根據(jù)本發(fā)明的方法制備出的納米α-Al2O3粒子的平均顆粒直徑約為 10-20nm，顆粒直徑分布窄，結(jié)晶度高且紋路清晰，晶型完整。
該方法具有以下有益效果
i)、該方法可以采用工業(yè)生產(chǎn)中間產(chǎn)物NaAW2溶液與CO2氣體作為原料，在超重力 場中制備的納米擬薄水鋁石前軀體呈纖維狀，平均顆粒直徑為5-lOnm、長約IOOnm ；超重力 場可以由螺旋通道型旋轉(zhuǎn)超重力床RBHC來提供，由此解決了傳統(tǒng)方法中采用的旋轉(zhuǎn)填充 床RPB易于堵塞的問題，為納米功能材料的生產(chǎn)開辟了一條全新的途徑；
ii)、可通過調(diào)整在超重力中的反應(yīng)條件、終點pH、老化過程條件、干燥條件等來控 制制得的擬薄水鋁石前軀體的形態(tài)和顆粒大??；
iii)、該方法制備出的納米α -Al2O3的平均顆粒直徑約為10-20nm，顆粒直徑分布 窄，結(jié)晶度高且紋路清晰，晶型完整，克服了用傳統(tǒng)技術(shù)制得的納米α -Al2O3的顆粒直徑分 布不均，晶相不純，結(jié)晶度不高等缺點。
實施例2 納米氧化鋅的制備
將鋅鹽水溶液加入到螺旋通道型旋轉(zhuǎn)超重力床的反應(yīng)器中，調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)速為 600-3000rpm,開啟循環(huán)泵，控制鋅鹽水溶液的流量為100_600L/h，當(dāng)流量穩(wěn)定后，通入液體 沉淀劑，使其在螺旋通道型旋轉(zhuǎn)床中進(jìn)行液-液反應(yīng)。反應(yīng)完全后卸下料液，進(jìn)行過濾，干 燥等后續(xù)處理工序，即得到納米碳酸鋅沉淀前驅(qū)體。所述鋅鹽為硝酸鋅、硫酸鋅或氯化鋅， 液體沉淀劑為氨水或碳酸氫銨水溶液。
在微波場中高溫煅燒分解納米碳酸鋅沉淀前驅(qū)體將按上述方法制得的納米級 碳酸鋅沉淀前驅(qū)體在微波場中加熱進(jìn)行高溫煅燒，分解成納米氧化鋅。具體來說，該方法 包括將一定量的上述納米碳酸鋅沉淀前驅(qū)體置于剛玉坩堝中，放入為微波馬弗爐中進(jìn)行加 熱煅燒，加熱的方式包括程序升溫或直接快速升溫，進(jìn)行煅燒的溫度為500-800°C，優(yōu)選為 500-700°C，煅燒時間為 l/6-4h。
實施例3 納米四氧化三錳、納米二氧化錳的制備
將錳鹽水溶液加入到螺旋通道型旋轉(zhuǎn)超重力床的反應(yīng)器中，調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)速為600-3000rpm，啟東循環(huán)泵，控制錳鹽水溶液的流量為100_600L/h，當(dāng)流量穩(wěn)定后，通入液體 沉淀劑，使其在螺旋通道型旋轉(zhuǎn)床中進(jìn)行液-液反應(yīng)。反應(yīng)完全后卸下料液，進(jìn)行過濾，醇 洗滌處理。將所得的濾餅進(jìn)行干燥處理，干燥溫度為90-110°C，干燥時間0. 5-3h，即得到納 米碳酸錳沉淀前驅(qū)體。所述錳鹽為硝酸錳、硫酸錳或氯化錳，液體沉淀劑為氨水或碳酸氫銨 水溶液。
在微波場中高溫煅燒分解納米碳酸錳沉淀前驅(qū)體將按上述方法制得的納米級 碳酸錳沉淀前驅(qū)體在微波場中加熱進(jìn)行高溫煅燒，分解成納米氧化錳。具體來說，該方法 包括將一定量的上述納米碳酸錳沉淀前驅(qū)體置于剛玉坩堝中，放入為微波馬弗爐中進(jìn)行加 熱煅燒，加熱的方式包括程序升溫或直接快速升溫，進(jìn)行煅燒的溫度為500-800°C，優(yōu)選為 500-700°C，煅燒時間為 l/6-4h。
實施例4 納米鈦酸鋇的制備
先配制反應(yīng)用鋇鈦混合液稱取一定量的TiCl4在冰水浴中進(jìn)行水解得到 TiOClyjC溶液，濃度控制在l-2mol/L。按n(Ba) η(Ti)摩爾比為1. 02 1的比例稱取 BaC12 · 2H20，用一定量的蒸餾水溶解后，與TiOClyK溶液混合得到鋇鈦混合液。
向制得的鋇鈦混合液加入到螺旋通道型旋轉(zhuǎn)超重力床的反應(yīng)器中，向其中加入一 定量的表面活性劑，混合均勻后對溶液進(jìn)行加熱。加熱到一定溫度后(優(yōu)選為35-70°C )， 啟動螺旋通道型旋轉(zhuǎn)超重力床，調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)速為600-3000rpm(優(yōu)選為轉(zhuǎn)速為600-2000rpm)，啟 動循環(huán)泵，控制鋇鈦混合液的流量為100-600L/h，當(dāng)流量穩(wěn)定后，加入NaOH水溶液，使其在 螺旋通道型旋轉(zhuǎn)床中進(jìn)行液-液反應(yīng)，液-液比為1-5 1。反應(yīng)1- 生成BaTiO3沉淀后 卸下料液，進(jìn)行過濾，洗滌至無氯離子，在60°C下干燥得到納米BaTiO3前驅(qū)體，由XRD圖計 算顆粒直徑為20-60nm。
稱取一定量的上述納米BaTiO3前驅(qū)體置于剛玉坩堝中，放入微波馬弗爐中進(jìn)行 高溫煅燒轉(zhuǎn)晶，升溫方式為程序升溫或直接快速升溫，煅燒溫度為950-1200°C，煅燒時間 l/6-4h。反應(yīng)完成后由納米BaTiO3前驅(qū)體轉(zhuǎn)晶成四方相納米BaTiO3材料，顆粒直徑為在 20-60nm。
由此，根據(jù)本發(fā)明的方法可以簡單地通過控制設(shè)備的轉(zhuǎn)速即可控制超重力場的場 加速度從而控制制備出納米前驅(qū)體的顆粒直徑，而通過控制納米前驅(qū)體的顆粒直徑能方便 地控制終產(chǎn)品四方相納米BaTiO3材料的顆粒直徑。
實施例5 納米磷酸鐵鋰的制備
采用共沉淀法在螺旋通道型旋轉(zhuǎn)超重力床的反應(yīng)器中進(jìn)行液-液反應(yīng)來制備納 米磷酸鐵鋰前軀體。按摩爾比1 2+ Li+ P043_ or = 1 1. 05 1 2的關(guān)系將LiOH 溶液和氨水緩慢地滴加到I^eSO4和H3PO4的混合溶液中，攪拌，同時用氨水控制反應(yīng)的PH值 為8至10。反應(yīng)完成后，將沉淀進(jìn)行洗滌并抽濾，置于真空干燥箱60°C中干燥他。得到納 米磷酸鐵鋰前軀體。
在隊氣體保護(hù)下，在微波馬弗爐中對上述納米磷酸鐵鋰前軀體進(jìn)行煅燒轉(zhuǎn)晶，煅 燒溫度為650-800°C，煅燒時間為1. 5-池，得到橄欖石結(jié)構(gòu)的納米磷酸鋰鐵。
本發(fā)明的方法制備磷酸鋰鐵的溫度低，混料均勻，使得產(chǎn)物在組成、結(jié)構(gòu)、粒度分 布等方面都優(yōu)于現(xiàn)有的方法；本發(fā)明的方法可制備出粒度均勻、高純、分散性好、粒徑分布 窄、充放電性能優(yōu)異的納米磷酸鋰鐵。
實施例6 納米YAG:Ce熒光粉的制備
配制釔鋁鹽的混合溶液按照鋁與釔的摩爾比為5 3，稱取九水硝酸鋁18. 75g， 六水硝酸釔11. 49g，加水至IOOOml混合均勻(總陽離子濃度應(yīng)在0. 01到0. 05之間)，加 入Ce (NO3)3，向混合溶液中加入20g的加PEG (400)。
按照碳酸氫銨與氨水的摩爾比1 2，稱取碳酸氫銨15. 14g，氨水10g，加去離子水 至200ml配制成混合沉淀劑。
然后在螺旋通道型旋轉(zhuǎn)超重力床的反應(yīng)器中進(jìn)行液-液反應(yīng)在室溫下加入IOL 的上述的釔鋁鹽的混合溶液，采用正向滴加的方式向其中加入上述混合沉淀劑。每aiiin測 一次PH值，直至pH值達(dá)到7.0左右，停止滴加沉淀劑。停止滴加后，繼續(xù)反應(yīng)lh。然后在 60°C下恒溫老化12小時。經(jīng)過抽濾、洗滌后置于鼓風(fēng)干燥箱中，在60°C條件下恒溫干燥1 得到白色粉末狀的納米YAG:Ce熒光粉前軀體。
將兩個分別裝有上述納米YAG:Ce熒光粉前軀體和活性炭的剛玉坩堝放入微波高 溫爐中，在1000°c或1100°C下煅燒制備得LED熒光材料納米YAG:Ce粉體。
該方法在超重力場中，用Y(N03)3、Ce(NO3)3和Al(NO3)3為原料配制成溶液與 NH4HCO3溶液通過液相反應(yīng)沉淀法來制備前驅(qū)體，將制備的前驅(qū)體再微波場下進(jìn)行高溫焙燒 既可制備出納米高效的LED熒光材料，即YAG:Ce粉體。
本發(fā)明的方法提供的結(jié)合了在超重場中進(jìn)行傳質(zhì)反應(yīng)以及在微波場中進(jìn)行高溫 處理的方法可制備出粒度均勻、高純、超細(xì)球狀、分散性好、顆粒直徑分布窄、發(fā)光性能優(yōu)異 的優(yōu)良熒光粉。
權(quán)利要求
1.一種制備納米材料的方法，包括制備納米材料前軀體和納米材料；其特征在于，所 述制備納米材料前軀體的方法是將反應(yīng)原料置于超重力場反應(yīng)器內(nèi)進(jìn)行氣-液反應(yīng)或 液-液反應(yīng)后獲取納米材料前軀體；所述制備納米材料的方法是用微波場對納米材料前軀 體進(jìn)行加熱煅燒，使納米材料前軀體發(fā)生分解或轉(zhuǎn)晶后獲取納米材料。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的制備納米材料的方法，其特征在于，所述制備納米材料前軀 體的方法包括，用超重力場加速和強化傳質(zhì)過程，使反應(yīng)器中的金屬鹽水溶液與液體沉淀 劑或氣體沉淀劑達(dá)到分子尺度的混合均勻，進(jìn)行化學(xué)反應(yīng)，獲得該金屬的碳酸鹽類物質(zhì)或 納米氫氧化物類物質(zhì)或水合氧化物類物質(zhì)的納米材料前軀體，其制備出來的納米材料為納 米級的該金屬的氧化物。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的制備納米材料的方法，其特征在于，所述金屬的碳酸鹽類物 質(zhì)為納米級的堿式碳酸鋅、碳酸錳、碳酸鎂等；所述納米氫氧化物類物質(zhì)為納米級的氫氧化 鋅、氫氧化鎂或氫氧化鋁等；所述水合氧化物類物質(zhì)為納米級的一水合氧化鋁或三水合氧 化鋁；所述金屬的氧化物為氧化鋅、二氧化錳、四氧化三錳、氧化鋁、氧化鎂。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的制備納米材料的方法，其特征在于，所述制備納米材料前軀 體的方法包括，至少一種金屬鹽的水溶液或液體混合物與液體沉淀劑或氣體沉淀劑在超重 力場反應(yīng)器中共沉淀反應(yīng)，生成對應(yīng)的金屬的復(fù)合鹽類前軀體，其制備出來的納米材料為 納米級的金屬的復(fù)合鹽類。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的制備納米材料的方法，其特征在于，所述金屬的復(fù)合鹽類為 BaTi03、SrTiO3> BaSrTi03、ZrBa (Sr) TiO3、納米磷酸鐵鋰、納米磷酸錳鋰等。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的制備納米材料的方法，其特征在于，所述制備納米材料前軀 體的方法包括，在超重力場中使釔鹽和鋁鹽的混合溶液與液體沉淀劑或氣體沉淀劑在反應(yīng) 器中共沉淀反應(yīng)，生成納米LED熒光粉YAG:Ce前軀體，其制備出來的納米材料為納米級的 LED 熒光粉 YAG:Ce。
7.根據(jù)權(quán)利要求2-6中任意一項權(quán)利要求所述的制備納米材料的方法，其特征在于， 所述液體沉淀劑為氨水、尿素水溶液、碳酸氫銨水溶液、氫氧化鈉或氫氧化鉀的水溶液；所 述氣體沉淀劑為二氧化碳。
8.根據(jù)權(quán)利要求1-6中任意一項所述的制備納米材料的方法，其特征在于，所述超重 力場中的離心加速度為180-10000m/s2，所述微波場中微波頻率為500_M50MHz，煅燒的溫 度為攝氏500-1600度，煅燒時間10-240分鐘。
9.根據(jù)權(quán)利要求1-6中任意一項所述的制備納米材料的方法，其特征在于，所述超重 力場中的離心加速度為5000-10000m/s2，所述微波場中微波頻率為1800_2200ΜΗζ，煅燒溫 度為攝氏700-1500度，煅燒時間60-120分鐘。
10.根據(jù)權(quán)利要求1-6中任意一項所述的制備納米材料的方法，其特征在于，所述納米 材料的平均顆粒直徑為10-60納米。
全文摘要
一種制備納米材料的方法，包括制備納米材料前軀體和納米材料；制備納米材料前軀體的方法是將反應(yīng)原料置于超重力場反應(yīng)器內(nèi)進(jìn)行氣-液反應(yīng)或液-液反應(yīng)后獲取納米材料前軀體；制備納米材料的方法是用微波場對納米材料前軀體進(jìn)行加熱煅燒，使納米材料前軀體發(fā)生分解或轉(zhuǎn)晶后獲取納米材料。制備納米材料前軀體還包括，用超重力場加速和強化傳質(zhì)過程，使反應(yīng)器中的金屬鹽水溶液與液體沉淀劑或氣體沉淀劑達(dá)到分子尺度的混合均勻，進(jìn)行化學(xué)反應(yīng)，獲得該金屬的碳酸鹽類物質(zhì)或納米氫氧化物類物質(zhì)或水合氧化物類物質(zhì)的納米材料前軀體，其制備出來的納米材料為納米級的該金屬的氧化物。本發(fā)明的方法具有科學(xué)合理，產(chǎn)品質(zhì)量高，節(jié)約能源，無二次污染等優(yōu)點。
文檔編號B82Y40/00GK102030352SQ201010517639
公開日2011年4月27日 申請日期2010年10月25日 優(yōu)先權(quán)日2010年10月25日
發(fā)明者周繼承, 孟翔, 曾敏, 肖伶俐, 謝放華 申請人:湘潭大學(xué)